凭借其探测单个石墨烯薄片的能力,提供纳米级的细节到原子水平,原子力显微镜一直是石墨烯研究的一部分,因为海姆和诺沃肖洛夫获得诺贝尔奖的发现开启了该领域。早期的TappingMode图像,使用力量多模®AFM在光学测量所确定的位置,明确地确定了以前被认为无法到达的单层石墨烯层。
在这一发现之后的几年里,石墨烯研究活动出现了爆炸式增长,使用布鲁克AFMs的出版物超过100篇。这些研究包括对石墨烯和氧化石墨烯制造的调查,其中一致的产品纯度和已知的低缺陷密度是一个关键挑战,特别是对于可扩展的石墨烯生产。他们还讨论了石墨烯的广泛应用,从柔性显示器和快速电子到执行器、生物传感器和复合材料。几乎每个领先的石墨烯研究中心的研究人员也在使用我们的维XR,维FastScan®而且维图标®来推动他们在石墨烯和其他二维材料方面的研究。雷竞技网页版
先进的性能测量在石墨烯研究中令人兴奋的AFM发现中发挥了关键作用。本研究包括布鲁克唯一的定量力学性能映射PeakForce QNM®Chu等人(J. Procedia Eng 36,571(2012)用于揭示石墨烯层,Lazar等人(J. ACS Nano ASAP 2013)用于量化电子设备应用中控制电极键合的石墨烯金属相互作用。其他例子包括复合材料的纳米级电导率研究(Bhaskar等人,J. Power Sources 216, 169, 2012)和功能化石墨烯(Felten等人,Small 9(4), 631, 2013),以及KPFM研究阐明了优化的氧化石墨烯-有机混合FET器件中的电荷渗透途径(Liscio等人,J. Materials Chem 21, 2924, 2011)。雷竞技网页版
布鲁克最新的技术预示着更令人兴奋的进步即将到来。PeakForce KPFM™可以将混合装置的研究扩展到更高的空间分辨率,更定量的测量,以及与局部材料变化的相关性,这些变化可以在同时的力学性能映射中揭示。未来的电导率研究可能受益于已证实的能力PeakForce金枪鱼™对机械上最脆弱的样品提供最高的空间分辨率。通过进一步的PeakForce QNM研究,对2D材料石墨烯缺陷的研究可能会更加丰富,因为这种模式已经在3D晶体上显示出来,为原子缺陷分辨率的属性映射打开了大门。
在二氧化硅上制备的石墨烯薄片的地形图,显示了连续层之间预期的300pm石墨烯台阶。
石墨烯薄片拉曼g带。拉曼光谱可以通过g波段强度快速映射石墨烯层结构。
d波段的强度在1350cm左右1表明石墨烯晶格无序。这张d波段图像显示了沿样品单层部分边缘的缺陷增加区域。
PeakForce KPFM图像显示单层到双层石墨烯的工作函数变化为80mV,但随后随着每一层的增加而减小。
AFM地形图显示感兴趣区域的石墨烯层褶皱。
对缺陷丰富区域的详细力学性能测量表明,与未受干扰的部分相比,该层具有更好的柔顺性和更低的附着力,这表明石墨烯层在该区域起皱。
变形通道显示石墨烯薄片上的变形比衬底上的变形更大,并且允许我们推断在加载期间石墨烯薄片比硅更软,但在亚毫秒卸载期间不会机械松弛。
这个模量图显示了精细的结构,在模量图图像上,更大的依从性被视为较暗的区域。